工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制的理论与实验研.pdf

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1、第卷第期控制理论与应用年月!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!：（），（，，，；，，，）：，’，，，，，，，’’：；；；；；；：：工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制的理论与实验研究谭冠政，王越超（中南大学机器人研究所，湖南长沙；中国科学院机器人学开放研究实验室，辽宁沈阳）摘要：提出了一种用于工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制的新方法，它可以确保在关节位移、速度、加速度以及二阶加速度边界值的约束下，机器人手部沿笛卡尔空间中规定路径运动的时间最短在这种方法中，所规划的关节

2、轨迹都采用二次多项式加余弦函数的形式，不仅可以保证各关节运动的位移、速度、加速度连续而且还可以保证各关节运动的二阶加速度连续采用这种方法，既可以提高机器人的工作效率又可以延长机器人的工作寿命以机器人为对象进行了计算机仿真和机器人实验，结果表明这种方法是正确和有效的它为工业机器人在非线性运动学约束条件下的时间最优轨迹规划及控制问题提供了一种较好的解决方案关键词：工业机器人；时间最优；轨迹规划；轨迹控制；二次多项式；余弦函数；最优化算法!：），［，］；）［，］；）［，］’，［］，，：；：：，（）186ControlTheory&ApplicationsVol.nn

3、ingandcontrolofindustrialrobotswillbeproposed，inment，velocity，andaccelerationarespecified；sowhicheachjointtrajectoryofaindustrialrobotwillbeex-as，，andattheterminaltimeInaddition，pressedbyaguadraticpolynomialplusacosinoidalfunctionjointdisplacementsatfor，，⋯，areandtheconstraintonjoint

4、jerk（therateofchangeofaccel-alsospecified.However，inordertogiveenoughfreedomeration）continuitywillbeaddedtothisoptimizationprob-tosolvetheoptimizationproblemwiththeconstraints，lem.Thismethodcanensurethemotionofarobot’shandandarenotfixed，whicharereferredtoasextraknot.alongaspecifiedp

5、athinCartesianspacehastheminimumLet（）beaguadraticpolynomialplusacosinoidaltravelingtimeundertheconstraintsontheboundaryvaluesfunctiondefinedonthetimeinterva［l，］Theaimofofjointdisplacements，velocities，accelerations，andtrajectoryplanningistospline（），for，，⋯，jerks.Theseoptimizedjointtra

6、jectoriescanpreventa，togethersothatthejointdisplacement，velocity，ac-robot’smechanicalpartsfromexcessivewearandtear.celeration，andjerkarecontinuousontheentiretimeinter-Thismethodcannotonlyraisearobot’sworkingefficien-va［l，］；andthemotionoftherobot’shandalongacybutalsoextenditslifespan

7、.specifiedpathinCartesianspacehastheminimumtraveling!Formulationofjointtrajectoriestimeundertheconstraintsonboundaryvaluesofjointdis-InCartesianspace，thehandpositionandorientationofplacements，velocities，accelerations，andjerks.anindustrialrobotcanbeexpressedbythefollowingBecause（）isa

8、guadraticpolynomial